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低电流和高电阻测量的两种常见连接器类型
用源电压/测量电流法进行高阻测量时,用户必须考虑电压源和电流表的准确度,以及器件连接的完整性。从连接器经过电缆进入测试夹具的整个信号路径都必须经过优化才能保持信号劣化最小。
电缆和连接器用于低电流和高电阻测量的两种常见连接器类型是双接头的BNC连接器和三接头的三同轴连接器。BNC连接器用于屏蔽层包裹单芯导体构成的同轴电缆。在进行高灵敏度测量时,屏蔽电缆具有最小化噪声的重要作用。三同轴电缆配合SMU使用,因为第三根芯能实现防护测量。
测量高电阻时,应当选择芯与芯之间绝缘电阻高的电缆。质量好的三同轴电缆采用聚乙烯绝缘材料,而且一根芯专用于屏蔽约为1E12 Ω/ft的绝缘电阻。一定要核对厂家的指标并确保电缆和连接器都能用于高阻抗测量。同轴电缆和三同轴电缆都有适于低电平测量的低噪声版本。低噪声电缆的内部石墨涂层能让失调最小。即便普通同轴电缆的漏电流和噪声电流都高于低噪声电缆,但在某些情况下普通同轴电缆(例如RG-58)就够用了。
电缆电阻值、电容值和漏电流随电缆长度增加而变化,所以尽可能让所有连接电缆长度最短极为重要。用屏蔽电缆和测试夹具可以防静电。测试光敏器件时,一定要使用遮光的测试夹具。
为避免测量误差,将静电计、SMU或皮安表正确连至DUT非常重要。一定要将仪表的高阻端子连至被测电路的最高阻抗点。
测量低电流测量系统的失调电流
建立一个用于测量非常小电流的系统的第一步是要确定整个测量系统的零点偏差和漏电流,这样有助于确定整个系统的噪底极限,设定查找潜在问题的起点,并在必要时对系统作出改进。有两种类型的偏差必须要加以考虑:内部偏差和外部偏差。内部偏差包括电流计的输入偏置电流,外部偏差包括由连接电缆、适配器、测试夹具和探针引起的偏差。
首先,确定电流计的输入偏置电流值,这可以通过测量最小量程时的开路电流来确定。然后在电流计的输入端放置一个金属帽(这不是用作短路,而是用作噪声屏蔽),选择最小电流量程,当读数稳定后记下电流值(见图4)。最后将这个电流值与仪器的指标进行比较。
测量完输入偏置电流后,还需要验证系统其余部分的偏差。通过逐个增加测试电路的附件并重复电流测量来重复偏差电流的测量。最终测量在测试电路中增加了所有电缆、连接器和测试夹具或探针台后进行,此时不应连接设备。这个过程有助于判断所有故障点,比如测量电路中的短接电缆。
图4,源测量单元的输入偏置电流与时间的关系。